气象与飞行安全课件

气象与飞行安全第一章飞行安全中的气象威胁概述天气是航空事故的重要因素气象因素在全球航空事故中扮演着不可忽视的角色统计数据显示,全球航空事故中,30%天气因素占比高达30%以上,这一比例凸显了气象条件对飞行安全的深远影响2014年台湾复兴航空GE222航班在澎湖马公机场迫降时发生重大事故,造成48人遇天气因素占比难事故调查表明,恶劣天气条件是导致这起悲剧的主要诱因之一该事件再次警示我们,必须高度重视气象因素在飞行安全中的关键作用全球航空事故中的气象因素比例气象威胁的复杂性在于其多变性和不可预测性,这要求飞行员、航空公司和气象部门密切协作,建立完善的预警和应对机制48遇难人数飞行中最危险的天气现象风切变低云与低能见度雷暴天气短距离内风速风向发生剧烈变化,对起飞和严重影响飞行员的视线判断,特别是在着陆包含强降水、剧烈颠簸、积冰、雷电击中降落阶段的飞行安全构成严重威胁风切阶段低能见度增加复飞风险,可能导致飞等多重威胁因素雷暴是最复杂和最危险变可在数秒内改变飞机的飞行状态,要求飞行员无法准确判断跑道位置和飞机姿态的天气现象,可同时对飞机造成多方面的损行员快速反应害雷暴空中杀手第二章风切变与低空风切变风切变的定义与危害什么是风切变失速风险风切变是指在短距离内,风速或风向发生急剧变化的现象这种突然的突然的逆风变为顺风,导致空速急剧下降,飞机可能失去足够升力气流变化会对飞机的飞行状态产生显著影响,特别是在飞行速度较低的而失速起飞和降落阶段低空风切变对起飞和降落阶段的威胁最大在这些关键飞行阶段,飞机操纵困难速度相对较低,高度较低,飞行员的操作余地有限,一旦遭遇风切变,可能导致飞机失速、操纵困难甚至发生严重事故气流的剧烈变化使飞机姿态难以控制,飞行员需要快速而精准的操作事故隐患典型案例风切变导致的飞行事故2002年中国国际航空129号班机在韩国釜山金海国际机场附近撞山,造成128人遇难事故调查显示,恶劣天气条件加剧了风切变的影响,成为导致这起悲剧的重要因素之一这起事故深刻说明了飞行员对风切变的识别能力和应对技能的重要性在复杂气象条件下,飞行员必须保持高度警觉,及时识别风切变的征兆,并采取正确的操作程序风切变的预警与应对0102机载气象雷达监测地面协同预警飞行员训练强化现代客机配备的气象雷达能够实时扫描前方天地面气象站通过多普勒雷达和气象探测设备监气状况,识别可能产生风切变的气象系统,如雷测机场周围的风场变化,与航空管制部门协同工暴、锋面等飞行员应熟练使用雷达系统,及时作,及时向飞行员发布风切变警报,为飞行员提供发现潜在威胁关键的决策信息第三章低云与低能见度对飞行的影响能见度是影响飞行安全的关键因素,特别是在起飞和降落阶段低云和低能见度条件限制了飞行员的视觉判断能力,增加了飞行操作的难度和风险低云遮蔽机场的风险当机场上空被低云遮蔽时,飞机在穿出云层后距离地面的高度往往很低,这给飞行员留下的航向修正时间和空间非常有限在这种情况下,如果飞机的位置或姿态偏离正常降落航道,飞行员很难有足够的时间和高度来进行有效的修正这种情况极易导致复飞或更严重的撞地事故复飞虽然是安全的选择,但在低云低能见度条件下,复飞本身也存在一定风险,需要飞行员精确操作因此,在低云条件下进近时,飞行员必须严格遵守标准程序,保持精确的飞行轨迹关键提示飞行员在低云条件下必须严格遵守最低下降高度规定,如果在决断高度仍未建立目视参考,必须果断执行复飞程序低能见度的多种成因雾霾最常见的低能见度天气现象,由近地面空气中的水汽凝结形成大量细颗粒物悬浮在空气中形成,在城市机场尤为常见霾不仅辐射雾和平流雾是影响机场运行的主要雾类型降低能见度,还可能影响发动机性能沙尘暴烟幕强风卷起地面沙尘形成,在干旱和半干旱地区的机场较为常见,森林火灾或工业排放产生的烟雾,可能飘散至机场上空,严重影可迅速降低能见度至几乎为零响飞行安全和机场运行能见度标准降落标准起飞标准机场能见度低于350米时,航班无法安全起飞,必须等待天气着陆标准能见度低于500米时,航班无法安全降落,需要备降至其他机改善场或等待低能见度下的飞行安全措施仪表着陆系统最低标准执行应急知识普及ILS系统通过无线电信号为飞机提供精确的航空公司和机场必须严格执行能见度最低标飞行员必须掌握低能见度条件下的应急操作下滑道和航向引导,使飞行员能在低能见度准,不得在低于标准的条件下实施起降操程序,包括复飞程序、备降决策、以及与管条件下安全着陆现代机场普遍配备CAT II作这些标准是基于大量事故教训和安全研制员的有效沟通技巧或CAT III级别的ILS系统究制定的第四章雷暴天气的威胁与应对雷暴是最复杂、最危险的天气系统之一,它集合了多种气象威胁于一身理解雷暴的结构特征和危害机制,掌握有效的规避和应对策略,对飞行安全至关重要雷暴天气的多重危害强降水威胁气流扰动积冰危险雷暴产生的强降水会导致跑道积水,大大降雷暴内部存在强烈的上升和下降气流,可达雷暴云中含有大量过冷水滴,飞机穿越时会低轮胎与跑道之间的摩擦系数,增加飞机滑每秒数十米这些剧烈的气流变化会造成迅速结冰,增加重量和阻力,降低升力,严重行和制动距离,可能导致冲出跑道事故严重颠簸,影响飞行稳定性,可能导致结构时可导致失速损伤或人员受伤雷电击中冰雹撞击雷暴产生的强烈闪电可能击中飞机,损坏电子设备和通信系统,甚至雷暴云中形成的冰雹可达数厘米直径,高速撞击飞机会损坏机头、风可能引起燃料系统故障,威胁飞行安全挡、发动机进气道等关键部位雷暴天气事故案例12大连航班雷击事件法航航班悲剧MU25184472006年,东方航空MU2518航班在飞往大连途中遭遇雷击,机体受到2009年,法国航空447号航班从里约热内卢飞往巴黎途中,在大西洋一定程度的损伤幸运的是,机组人员处置得当,飞机最终安全降落,上空穿越强对流系统时,因遭遇冰晶堵塞皮托管导致空速数据失效,未造成人员伤亡这次事件凸显了雷电防护系统的重要性最终失事坠海,228人全部遇难这起事故深刻说明了穿越雷暴系统的巨大风险这些案例警示我们,面对雷暴天气,最好的策略是规避而非穿越即使现代飞机具备一定的防护能力,也不应冒险挑战自然的力量雷暴天气的监测与规避三层监测体系0102机载气象雷达地面气象雷达实时扫描飞行航路前方的降水回波,识别雷暴单体和对机场和气象部门的多普勒天气雷达提供更大范围的天气流胞的位置、强度和移动趋势飞行员根据雷达显示调监测,能够识别雷暴的发展阶段和移动路径,为飞行计划整航向,绕开危险区域提供参考03卫星云图监控气象卫星提供宏观的云系分布图像,帮助识别大尺度对流系统的位置和发展趋势,用于航线规划和战略性规避雷达助力安全飞行现代气象雷达系统是飞行员识别和规避雷暴的重要工具通过解读雷达回波的强度和分布,飞行员可以判断雷暴的危险程度,选择最安全的绕飞路径第五章积冰与结冰现象飞机积冰是严重威胁飞行安全的气象现象冰层的积聚会改变机翼的气动特性,增加飞机重量和阻力,降低升力和操纵性,严重时可导致失速和坠毁飞机结冰的形成与危害结冰形成机制当飞机在冷云层中飞行时,云中的过冷水滴温度低于0℃但仍保持液态撞击飞机表面后迅速冻结,在机翼前缘、发动机进气道、空速管等部位形成冰层重量增加积冰的速度取决于多个因素,包括空气温度、液态水含量、飞机速度和暴露时间冰层增加飞机重量,提高失速速度,降低飞行性能和机动能力在某些条件下,冰层可以在几分钟内迅速积聚,对飞行安全构成严重威胁阻力增大表面粗糙的冰层破坏气流的层流特性,大幅增加阻力,降低燃油效率升力下降冰层改变机翼的气动外形,破坏升力产生机制,可导致失速风险结冰天气的典型事故2014年7月24日,阿尔及利亚Swiftair公司运营的MD-83客机从布基纳法索飞往阿尔及利亚途中,在恶劣天气条件下遭遇严重积冰,导致飞机失速并最终坠毁,机上116人全部遇难事故调查显示,机组在已知的结冰条件下继续飞行,未能及时采取有效的除冰措施或改变飞行高度以脱离结冰区域这起事故强调了飞行员对结冰现象的识别能力和标准除冰程序执行的重要性对于结冰风险,预防永远胜于补救飞行员必须在飞行前仔细分析气象条件,识别潜在的结冰威胁,做好充分准备一旦在飞行中遇到结冰,必须立即采取行动,不能存有侥幸心理结冰天气的防范措施123机载除冰系统规避结冰云层识别与应急训练现代客机装备有多种除冰和防冰系统,包括通过改变飞行高度或航向避开已知的结冰加强飞行员对结冰迹象的识别训练,包括空热气除冰、电热除冰和除冰液系统飞行区域飞行员应根据气象预报和实时观察,速异常、操纵响应迟缓、振动增加等征员必须熟悉这些系统的工作原理和使用时选择温度较高或液态水含量较低的飞行高兆通过模拟器训练反复练习结冰条件下机,在遭遇结冰条件时及时启动度层的应急操作程序重要提醒一旦发现结冰迹象,飞行员应立即向管制员报告,申请改变飞行高度或航向,不得在结冰条件下继续飞行第六章晴空乱流与高空风切变晴空乱流是一种特殊的气象现象,它发生在看似平静的晴朗天空中,没有明显的云层或天气标志,因此难以预测和探测,对飞行安全构成隐蔽但严重的威胁晴空乱流的特点隐蔽性与突发性形成原因晴空乱流最显著的特点是其隐蔽性它通常发生在无云区域,机急流核附近的风速切变、山地波动、对流层顶的气流交汇等因素都可能载气象雷达无法探测到,因为雷达依赖降水回波来识别扰动气产生晴空乱流流,而晴空乱流区域没有降水这种突发性使得飞行员几乎没有预警时间,飞机可能在一瞬间从高发区域平稳飞行状态进入剧烈颠簸,给机组和乘客造成意外伤害高空急流附近、山脉上空、冷暖气团交界处是晴空乱流的高发区域探测困难现有技术手段难以提前探测,主要依赖经验判断和其他飞机的报告晴空乱流的飞行风险人员伤害1未系安全带的乘客和正在客舱服务的机组人员可能因突然的剧烈颠簸而受伤,包括被抛起撞击舱顶或座椅,造成骨折、脑震荡等严重伤害历史上有多起因晴空乱流导致的严重人员伤2结构损伤害事件虽然现代客机设计有足够的结构强度来承受严重颠簸,但极端的晴空乱流仍可能造成机体结构疲劳或局部损伤,特别是在飞系统故障3机高速飞行时遭遇剧烈颠簸可能导致客舱设备脱落、货物移位,在极端情况下甚至可能影响飞行控制系统的正常工作晴空乱流的预防与应对飞行员经验判断气象预报研判经验丰富的飞行员能够根据天气形势、飞行高度、地理位置等因素虽然晴空乱流难以精确预测,但气象部门可以通过分析高空风场、急判断可能遭遇晴空乱流的风险例如,在急流核附近飞行、穿越山脉流位置和强度等数据,预测可能发生晴空乱流的区域飞行员应仔细上空、或在某些已知的多发区域,应保持警惕研读气象预报,特别关注高空风切变和急流信息安全带警示及时调整航路在可能遭遇乱流的区域,机组应提前开启安全带指示灯,提醒乘客系一旦预判或遭遇晴空乱流,飞行员应及时向管制员报告,申请改变飞好安全带这是防止人员伤害的最有效措施飞行员应养成即使在行高度或航向通常向上或向下改变1000-2000英尺的高度就能脱巡航阶段也建议乘客保持安全带系好的习惯离乱流区域第七章飞行员气象雷达使用与飞行决策气象雷达是飞行员识别和规避恶劣天气的主要工具熟练掌握雷达的使用技巧,正确解读雷达图像,并基于气象信息做出科学的飞行决策,是确保飞行安全的关键能力气象雷达的功能与限制雷达功能雷达局限机载气象雷达通过发射电磁波并接收降水粒子的反射回波来探测天气冰晶反射弱状况雷达可以显示降水的位置、强度和分布,帮助飞行员识别雷暴单体、降雨区和对流云团对于高空的冰晶云,雷达反射率较低,可能无法充分显示其危险性,导致飞行员低估威胁现代气象雷达还具有风切变探测、湍流预警等功能,可以在一定程度上提前警示危险天气彩色显示屏通过不同颜色表示降水强度,绿色代表探测盲区轻度降水,黄色代表中度,红色代表强降水,品红色代表极强降水或冰雹雷达有探测距离和角度的限制,无法覆盖所有方向,存在探测盲区衰减现象强降水会衰减雷达波,导致后方的天气系统显示减弱甚至消失,形成阴影效应因此,飞行员不能完全依赖雷达,必须结合其他信息源综合判断天气状况飞行员雷达操作技巧调整扫描角度优化增益设置选择探测范围根据飞行高度和距离天气系统的远近,手合理设置雷达增益,避免过高增益造根据飞行阶段选择合适的探测范围巡动调整雷达的俯仰角度在远距离时使成的杂波干扰,也要避免过低增益遗航时使用较大范围如160-320海里进行用较小的俯仰角扫描高层云系,接近时增漏弱回波自动增益模式在大多数情战略性规划,接近天气系统时缩小范围如大俯仰角扫描云层的垂直结构定期在况下效果良好,但在复杂天气下应手40-80海里获得更详细的信息不同角度间切换以获得完整的天气图动调整以获得最佳图像像目视验证观察综合信息判断将雷达信息与目视观察相结合如果雷达显示前方有强回波,应观将机载雷达信息与地面气象报告、其他飞机的天气报告察是否能看到相应的云系,注意云的形状、颜色和发展趋势,这些PIREP、管制员提供的信息相结合,形成全面的天气态势认知,据都是重要的补充信息此做出最安全的飞行决策熟练的雷达操作需要大量的实践和经验积累飞行员应在日常飞行中不断练习雷达的使用,在不同天气条件下验证和校正自己的判断能力气象知识是飞行安全的生命线恶劣天气是自然现象,无法完全避免,但通过科学的应对策略、先进的技术装备和充分的培训准备,我们可以最大限度地降低气象因素对飞行安全的威胁持续的专业培训使飞行员和地面人员不断提升气象知识和应对能力技术的进步为我们提供了更准确的天气预报和更可靠的探测手段安全文化的建设让每个人都认识到气象因素的重要性,不存侥幸心理,不冒不必要的风险让我们携手努力,以专业的态度、科学的方法和不懈的努力,共同守护每一次飞行的安全,守护蓝天下的每一个生命。